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1、第五章第五章 存储体系存储体系5.1 存储体系概述存储体系概述 vv一、存储器分类一、存储器分类一、存储器分类一、存储器分类 1、计算机系统中存储器的分类v按存储介质分类v按存取方式分类随机存储器、顺序存储器、相联存储器。v按存储器的读写功能分类只读存储器（ROM）、随机读写存储器（RAM）。v按信息的可保存性分类永久记忆的存储器、非永久记忆的存储器v按在计算机系统中的作用分类分为寄存器、主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器Cache等 2、主存储器的分类 v主存的地位 v主存的分类 随机读写存储器（random access memory,即RAM）掩膜式只读存储器（Mask read-on
2、ly memory,即MROM）可编程只读存储器(programmable ROM,即 PROM)可擦除可编程序的只读存储器(erasable PROM,即EPROM)可用电擦除的可编程序的只读存储器(electrically EPROM,即E2PROM)闪存(Flash memory)vv二、主存储器性能指标二、主存储器性能指标 主要有三个：存储容量、速度和价格 1、存储容量 vK（210）、M（220）、G（230）、T（240）v存储器的容量：存储器的地址线是n根，数据线m根，则该存储器的容量是2nm位2、存储器的速度v存取时间存取时间TA：启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。它
3、取决于存储介质和访问机构。例如，存储器接到读命令信号到其数据输出端有信号输出为止的时间就是TA。v存储周期存储周期TC：连续两次访问存储器所需的最小时间间隔。v存储器带宽存储器带宽：是单位时间里存储器所存取的信息量，存储器带宽的计量单位通常是位/秒或字节/秒。3、存储器的价格位价4、存储容量、速度和价格的关系 vv三、存储器的层次结构三、存储器的层次结构 5.2 主存储器主存储器 CPU与主存的关系图 vv一、随机读写存储器一、随机读写存储器一、随机读写存储器一、随机读写存储器 1、静态存储器（SRAM）v存储位元 随机读写存储器示意图 MOS静态存储器六管结构的存储位元图 vSRAM存储器的
4、组成 地址译码方式有两种：线性译码方式和双向译码方式线性译码方式双向译码方式vSRAM的读/写过程 SRAM的读过程 SRAM的写过程vSRAM实例2、动态存储器（DRAM）v存储位元 电容C上有电荷，则存储位元存储的信息是“1”；反之，存储位元存储的信息是“0”。“再生再生再生再生”。“刷新刷新刷新刷新”为了节省芯片面积，DRAM都用小电容来存储数据，电容存在着漏电阻，因此电容中的电荷很快就会通过漏电阻放电而中和，为了长时间保存信息，就必须定时补充电荷MOS动态存储器单管结构的存储位元 vDRAM存储器的组成 4M4位的DRAM vDRAM的读/写过程典型的DRAM的读/写时序 vDRAM实
5、例 2116存储器芯片逻辑结构图 vDRAM的刷新 从上一次刷新结束到下一次对整个DRAM全部刷新一遍为止，这一段时间间隔称为刷新周期刷新周期。简单的刷新操作简单的刷新操作简单的刷新操作简单的刷新操作是，当刷新所有存储位元时，DRAM芯片并不进行实际的读写操作，刷新计数器产生行地址，刷新计数器的值被当作行地址输出到行译码器，并且激活RAS#线，从而使得相应行的所有位元被刷新。另一种刷新操作另一种刷新操作另一种刷新操作另一种刷新操作是利用CAS#信号比RAS#信号提前动作来实现刷新。这是因为在DRAM器件内部具有刷新地址计数器，每个刷新周期这个地址计数器自动加1，故不需要外加的刷新地址计数器。目
6、前256K位以上的DRAM片子通常都用这种方式刷新。通常，DRAM允许的单元刷新间隔时间是2ms2ms，其刷新电路的工作方式一般有三种：集中式刷新、分散式刷新和异步式刷新。（1）集中式刷新（2）分散式刷新（3）异步式刷新异步刷新采取折中的办法，在2ms内分散地把各行刷新一遍。这样就避免了分散式刷新中不必要的多次刷新，提高了整机速度。同时又解决了集中式刷新中“死区”时间过长的问题。还是对于64K1位DRAM芯片，存储电路由4个独立的128128的存储矩阵组成。单元刷新间隔是2ms，存储器存储周期是500ns，则刷新信号的周期为2ms/128=15.625s。让刷新电路每隔15s产生一个刷新信号，
7、刷新一行存储单元的内容。vv二、只读存储器二、只读存储器 掩膜式只读存储器（MROM）可编程只读存储器(PROM)可擦除可编程序的只读存储器（EPROM）可用电擦除可编程序的只读存储器（E2PROM）闪存（Flash Memory）ROM的基本结构 几种非易失性存储器的比较 vv三、高性能的主存储器三、高性能的主存储器EDRAM，即增强型DRAM CDRAM，带Cache的DRAMEDO RAM(Extended Data Out RAM)。也称“扩展数据输出RAM”SDRAM(Synchronous Dynamic RAM)，也称“同步DRAM”。RDRAM(Rambus DRAMDDR SDRAM（双倍速率SDRAM），简称DDR。